Les indispensables mathématiques et physiques

Le bruit du tonnerre

L’écriture d’un texte pour BibNum m’a amené à travailler avec Coriolis (1792-1843) sur « le bruit du tonnerre ».

On connaît le décalage entre la vitesse de propagation du son et celle de la lumière, un million de fois plus grande. Ainsi, on entend le début du tonnerre quelques secondes après avoir vu l’éclair : c’est d’ailleurs un moyen empirique de connaître la distance à laquelle se situe un orage, de savoir s’il s’éloigne ou se rapproche, en comptant le nombre de secondes entre l’éclair et le tonnerre : ainsi, pour 9 secondes ainsi comptées, l’orage est à environ 3 kilomètres (9s ×340 m/s = environ 3 kms).

Mais plutôt qu’à ce décalage, intéressons-nous à la cause du bruit du tonnerre et à sa durée. Le bruit du tonnerre est causé par le déplacement de l’air par la foudre sur son chemin : l’air étant ainsi déplacé à une vitesse supérieure à celle du son, il y a création d’une onde de choc sonore et détonation. C’est le « franchissement du mur du son », analogue au bang de l’avion supersonique ou au claquement du fouet.

Image Observatoire du Pic du Midi de Bigorre

(spécialisé notamment dans l'étude de la foudre)

La durée du bruit du tonnerre (à partir du moment où on l’entend, après qu’on a compté les secondes comme ci-dessus) peut être brève –déchirement – ou longue – grondement. En fait, la foudre crée des chocs tout au long du chemin qu’elle parcourt, et l’onde sonore née plus loin de nous sur ce parcours nous arrive après celle née plus près de nous. Quand l’éclair tombe verticalement (ou plus précisément de manière perpendiculaire à la ligne reliant l’observateur au trajet de l’éclair), le bruit est fort et quasi-instantané. Quand il se propage de manière oblique dans le ciel, la détonation durera plus longtemps.

Laissons parler Coriolis :

Nous devons donc nous représenter l’éclair comme une série de points formant une ligne irrégulière et même anguleuse dont tous les points produisent au même instant des détonations de différentes intensités. Si tous ces points étaient à des distances de l’oreille qui ne différassent pas beaucoup relativement à la vitesse du son, l’éclair ne produirait, pour l’observateur, qu’une seule détonation ; mais comme les différences des distances de tous les points de ce trajet à l’observateur sont au contraire très grandes par rapport à la vitesse du son, elles se changent en différences de temps (...)

Accès article Coriolis sur BibNum (onglet "Analyse" ou "A télécharger")

Mer 17 jun 2009 2 commentaires

Merci pour cette explication, qui répond à une interrogation ancienne que je n'avais pas poussée plus avant... J'adore ce genre d'article, qui explique des faits naturels de notre environnement courant. Je trouve ça exaltant.

Javi - le 22/06/2009 à 22h02

Merci de votre appréciation. Moi aussi l'article de Coriolis m'a passionné, c'est pourquoi j'en ai fait un commentaire dans BibNum (commentaire Coriolis).A.M.

Alexandre Moatti

:) merci, c'est fort interessant, ce qui me méne à me demander: et si le nombre des secondes dépassent 30s?

AEK REBZANI - le 14/01/2011 à 19h19